[發明專利]具有空氣間隙的晶體管結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202011214795.8
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN114446931A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 黎云飛;馮驥;張國海;戴錦華
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/528
• 分類號: H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

1.一種具有空氣間隙的晶體管結構，其特征在于，包含：

基底；

晶體管，設置在該基底上，其中該晶體管包含：柵極結構設置在該基底上，源極摻雜區和漏極摻雜區分別埋入于該柵極結構兩側的該基底中；

蝕刻停止層，覆蓋并接觸該晶體管和該基底；

第一介電層，覆蓋并接觸該蝕刻停止層；

第二介電層，覆蓋該第一介電層；

第一插塞，設置在該第一介電層中并且接觸該源極摻雜區；

第二插塞，設置在該第一介電層中并且接觸該漏極摻雜區；

第一金屬層，設置在該第二介電層中并且接觸該第一插塞；

第二金屬層，設置在該第二介電層中并且接觸該第二插塞；

溝槽，位于該柵極結構上方并且在該第一介電層和該第二介電層內，其中位于該第二介電層內的該溝槽的寬度小于位于該第一介電層內的該溝槽的寬度；

填充層，設置于該溝槽中并且覆蓋該第二介電層的上表面；以及

空氣間隙，設置在該填充層中。

2.如權利要求1所述的具有空氣間隙的晶體管結構，其中較靠近該柵極結構的該空氣間隙的寬度大于較遠離該柵極結構的該空氣間隙的寬度。

3.如權利要求1所述的具有空氣間隙的晶體管結構，其中該空氣間隙為吊鐘形、水滴形或三角形。

4.如權利要求1所述的具有空氣間隙的晶體管結構，其中該第一插塞和該第二插塞之間在水平方向上具有第一最短距離，該第一金屬層和該第二金屬層之間在該水平方向上具有第二最短距離，該第二最短距離小于該第一最短距離，該水平方向平行于該基底的上表面。

5.如權利要求4所述的具有空氣間隙的晶體管結構，其中位于該第二介電層內的該溝槽的寬度小于該第二最短距離，位于該第一介電層內的該溝槽的寬度小于該第一最短距離。

6.如權利要求1所述的具有空氣間隙的晶體管結構，其中該溝槽的底部為該蝕刻停止層。

7.如權利要求1所述的具有空氣間隙的晶體管結構，其中該溝槽的側壁和該第二介電層構成轉角，位于該溝槽的底部的該填充層的厚度小于位于該轉角的該填充層的厚度。

8.如權利要求1所述的具有空氣間隙的晶體管結構，其中該第一介電層和第二介電層為相異材料。

9.如權利要求1所述的具有空氣間隙的晶體管結構，其中該空氣間隙位于該第一插塞和該第二插塞之間并且位于該柵極結構的正上方。

10.一種具有空氣間隙的晶體管結構的制作方法，包含：

提供基底，其中：晶體管設置在該基底上，該晶體管包含柵極結構設置在該基底上，源極摻雜區和漏極摻雜區分別埋入于該柵極結構兩側的該基底中，蝕刻停止層覆蓋并接觸該晶體管和該基底，第一介電層覆蓋并接觸該蝕刻停止層，第二介電層覆蓋該第一介電層；

進行干式蝕刻制作工藝，以該柵極結構上方的該蝕刻停止層為停止層，蝕刻該第二介電層和該第一介電層以形成溝槽，其中位于該第二介電層內的該溝槽的寬度小于位于該第一介電層內的該溝槽的寬度；以及

形成填充層覆蓋該溝槽并且封閉該溝槽的開口以形成空氣間隙于該填充層中。

11.如權利要求10所述的具有空氣間隙的晶體管結構的制作方法，其中該干式蝕刻制作工藝通過調整蝕刻氣體流速使得在該第二介電層內的該溝槽的寬度小于在該第一介電層內的該溝槽的寬度。

12.如權利要求10所述的具有空氣間隙的晶體管結構的制作方法，另包含在該蝕刻制作工藝之后和形成該填充層之前進行清洗制作工藝，其中在該清洗制作工藝時，該第二介電層和該第一介電層被清洗液部分移除，該第二介電層被移除的速率小于該第一介電層被移除的速率。